路基檢測是路基工程施工技術(shù)管理的重要組成部分,路基檢測工作對提高路基質(zhì)量、加快路基工程進度、降低工程造價、推動工程施工技術(shù)進步,都起到了重要作用。近年來,隨著檢測技術(shù)的發(fā)展,無損檢測技術(shù)逐漸被引入到路基病害檢測與評價中,但其尚處于發(fā)展階段,有待進一步的完善與提高。
1、路基病害與成因
路基裸露在大氣中、由于路基在承受土體自重、行車荷載和各種自然因素的作用下,導致各個部位產(chǎn)生變形,變形又引起路基標高和邊坡坡度、形狀的改變,嚴重時造成土體位移,危及路基的整體性和穩(wěn)定性,造成路基的各種破壞。下面簡要介紹幾種主要路基病害及其成因。
1.1路基沉陷
路基表面產(chǎn)生較大的豎向位移,引起地基下沉或向兩側(cè)擠出,形成不均勻沉陷。形成的原因是由路基填料選擇和填筑順序不當,填筑方法不合理等,如填料中混入種植土、腐殖土或泥沼等劣質(zhì)土,或土中含有大塊土或凍土等,填筑的石料規(guī)格不一,性質(zhì)不勻,空隙大,在汛期可能產(chǎn)生明顯的局部下沉;或者填筑時未在全寬范圍內(nèi)分層填筑,填筑厚度不符合規(guī)定,填料質(zhì)量不符合要求,水穩(wěn)性差,原路邊坡沒有去除植被、樹根,未做臺階處理;不同性質(zhì)的填料混填,因不同土類的可壓縮性和抗水性差異,形成不均勻沉降,路基填料含水量控制不嚴,又無大型整平和碾壓設(shè)備,使壓實達不到要求;施工過程中未注意排水,遇雨天時,嚴重積水,浸入路基內(nèi)部,形成水囊,晴天施工時也未排除積水,就繼續(xù)填筑,以致造成隱患,施工單位責任心不強,自檢控制不到位等因素引起的。路基陷穴的病害成因:造成洞穴頂部塌陷的主要因素是水的作用和行車荷載作用。洞穴在水的侵蝕、潛蝕作用下和行車荷載的反復作用下,洞頂?shù)膸r土結(jié)構(gòu)逐漸遭到破壞,承載力也逐漸喪失,最終突然塌陷。
1.2路基滑坡
斜坡巖土體在重力作用下,沿一定的軟弱面或帶整體下滑的現(xiàn)象,叫做滑坡?;率巧絽^(qū)公路的主要病害之一?;鲁J菇煌ㄖ袛?,影響公路的正常運輸。大規(guī)模的滑坡,可堵塞河道,推毀公路,破壞廠礦,掩埋村莊,對山區(qū)建設(shè)和交通設(shè)施危害極大。產(chǎn)生滑坡的病害成因:有內(nèi)在因素,也有外在因素。內(nèi)在因素是形成滑坡的先決條件,它包括巖土性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌等。外因通過內(nèi)因?qū)缕鹬龠M作用,它包括水的作用、地震和人為因素等。所以,滑坡是內(nèi)外因素綜合作用的結(jié)果。
1.3路基崩塌落石
崩塌落石是塹坡或上山坡的巖塊土石發(fā)生崩塌或墜落造成危害的地質(zhì)現(xiàn)象。具有突然、快速和較難預(yù)測的特點,是地形、地質(zhì)比較復雜的山區(qū)公路十分常見的路基病害,對行車安全危害甚大,經(jīng)常導致中斷行車,甚至行車顛覆。形成崩塌的原因有:①陡峭高峻的邊坡或山體斜坡,坡度大于45°、高度大于30 m,特別是坡度在55°~75°的斜坡,是崩塌多發(fā)地段。②由風化的堅硬巖層組成的又高又陡的斜坡,如互層砂巖,穩(wěn)定性更差,容易形成崩塌。③受地質(zhì)構(gòu)造影響嚴重,有很多結(jié)構(gòu)面將巖體切割成不連續(xù)體的斜坡,特別是有兩組結(jié)構(gòu)面傾向線路,其中一組傾角較緩時,容易向線路崩塌。
1.4基床翻漿冒泥、下沉外擠
基床翻漿冒泥、下沉外擠是路基本體變形而引起的病害。一般發(fā)生在基床為黏土類的路基地段,排水不良的路塹和站場比較多見。翻漿冒泥和基床下沉外擠病害,是基床變形不同階段的表征,翻漿冒泥導致陷槽或碴囊基床下沉,陷槽或碴囊的發(fā)展使基床抗剪強度下降,導致路肩隆起或邊坡外擠。病害成因:基床排水不良承載力不足或受水浸承載力進一步下降的土質(zhì)基床在行車荷載反復作用下,將逐漸形成基床翻漿冒泥下沉外擠的病害。水若源于降雨,翻漿冒泥表現(xiàn)為季節(jié)性,即雨季發(fā)生,旱季不發(fā)生;水若源于地下水,則翻漿冒泥表現(xiàn)為常年性,但雨季比較嚴重?;餐劣鏊休d力下降,原因比較復雜,如基床土為膨脹土未更換或改良;排水系統(tǒng)不完善;基床未作砂墊層或厚度不足。
2、無損檢測技術(shù)在路基病害檢測中的應(yīng)用
路基檢測是公路工程檢測技術(shù)新科學的重要部分。無損檢測是利用其他學科的先進技術(shù)合理有效的應(yīng)有于公路工程的檢測,它融檢測理論、儀器開發(fā)研制和測試操作技術(shù)及路基工程相關(guān)學科基礎(chǔ)知識于一體。
2.1病害概況
某高速公路出現(xiàn)嚴重的滑坡段滑坡由南東向北西傾斜,該滑坡體目前病害的表現(xiàn)形式主要是:坡體部分滑落到高速公路路面上,滑落物為塊石夾泥土,坡體多處開裂并在繼續(xù)發(fā)展,為土質(zhì)滑坡;滑坡平面形態(tài)呈圈椅形,傾向北西,坡向320°,坡角25°~45°,長約200m,寬50~100m,平均寬60m,厚5~10m,平均厚約10m;滑坡主滑方向320°,滑體坡主要由塊石土夾粉質(zhì)粘土組成,塊石粒徑1~3m,含量約為60%。
2.2高密度電阻率法探測效果分析
高密度電阻率法的工作原理是基于垂直電測深、電測剖面和電阻率層析成像,通過高密度電阻率法測量系統(tǒng)中的軟件,控制著在同一條多芯電纜上布置連結(jié)的多個(60~120)電極,使其自動組成多個垂向測深點或多個不同深度的探測斷面,根據(jù)控制系統(tǒng)中選擇的探測裝置類型,對電極進行相應(yīng)的排列組合,按照測點位置的排列順序或探測斷面的深度順序,逐點或逐層探測,實現(xiàn)供電和測量電極的自動布點、自動跑極、自動供電、自動觀測、自動記錄、自動計算、自動存儲。
1)高密度電阻率法探測裝置的選擇。一般而言,不同裝置對地質(zhì)體的異常反應(yīng)大致相同,但又有不同的特點。溫納四級分辨能力較低,而偶極、微分分辨能力較高;對地形起伏、表面不均勻等干擾,溫納四級的影響較小,而
其它不對稱電極則影響較大;在本次檢測實例中,根據(jù)探測對象、地形條件選擇溫納裝置AMNB(α)、偶級裝置ABMN(β)電極、α2電極排列方式進行探測。
2)高密度電阻率法測線布置。高密度電阻率法測線在滑坡體的中上部和中下部各布置一條測線、測線近似平行高速公路路線,預(yù)案中本來要在滑坡體中間沿滑坡方向布設(shè)一條測線,但由于地形、地物因素的影響無法布設(shè)。分別測線L1、L2現(xiàn)場探測相片?;麦w中上測線L2:通過對3種排列方式現(xiàn)場探測數(shù)據(jù)的正演和反演處理和分析,高密度電阻率法探測有一定的影響因素,三種排列方式中α2排列干擾因素相對較大,α和β排列方式測量效果最好,YK219+61.5~YK219+238.5里程滑坡體中下測線L2高密度電阻率法探測α和β排列成果,經(jīng)檢測資料及處理推測,L2測線中間段約70~80m寬度(α排列里程大約在YK219+120~YK219+190和β排列里程大約在YK219+110~YK219+190)范圍,測線下部區(qū)域電阻率相對較低,其含水相對較豐富,存在滑移,滑移層厚度≥5m,部分區(qū)域達到近20m左右。在滑坡探測中,由于滑坡體于基巖之間存在明顯的電性差異,覆蓋層多呈低電阻率的閉合圈,而下伏基巖則表現(xiàn)為高阻反應(yīng),且連續(xù)性較好,因此基覆界線較為明顯。
3、結(jié)語
總之,高密度電阻率法兼具剖面法與測深法的功能,測點距小、獲取信息量大、分辨率高的特點,能較直觀、形象、準確的反映斷面電性異常體的形態(tài)、產(chǎn)狀等,高密度電阻率法測量系統(tǒng)可采用密集的電測深點距,數(shù)據(jù)信息采集量大,高密度反演成果圖顏色分明,層次清晰,比較直觀。反映的地質(zhì)信息更加豐富、全面,更接近實際。